14.4.26. Космический корабль входит в ионосферу Земли со скоростью $\upsilon$, которая много больше тепловых скоростей протонов ионосферы. Какой должна быть минимальная толщина магнитного экранного слоя, защищающая лобовую поверхность корабля от протонов, если магнитная индукция $B$ направлена параллельно поверхности?
К задаче $14.4.26$
Решение
В системе отсчета, связанной с космическим кораблем, защитный слой толщиной $l$ неподвижен. Протоны ионосферы налетают на него перпендикулярно к поверхности со скоростью $\upsilon$. Так как тепловая скорость протонов много меньше $\upsilon$, их начальное движение можно считать строго направленным.
В системе отсчета корабля магнитное поле $\vec{B}$ постоянно во времени, поэтому оно не совершает работы над протоном. Это означает, что модуль его скорости $\upsilon$ и лоренц-фактор $\gamma$ остаются неизменными на протяжении всего движения в слое.
Второй закон Ньютона в системе СГС:
$$\frac{d \vec p}{dt}=\frac{e}{c}\left[ \vec\upsilon\times \vec B \right] \tag{1}$$
Релятивистский импульс: $\vec p=\gamma m_{e}\vec\upsilon$. Так как $\gamma=\text{const}$, то: